(57)【要約】      （修正有）【課題】破砕工程と加熱殺菌工程という２つの工程をひとつの工程に集約するとともに、食品残渣を原料にして飼料化するに最適な圧力、温度、処理時間等の処理条件を図る。【解決手段】１組の、反応器22とこの反応器22に食品残渣を投入するための投入コンベア21とを備え、且つ、上記反応器22に飽和水蒸気を供給する飽和水蒸気源60、上記反応器22から排出される液状化物を調合タンク34に搬送し且つ上記反応器22で液状化できなかった軟化固形分を微粉砕するための粉砕圧送ポンプ31と、上記調合タンク34と、これらを制御する制御装置51とから構成されており、上記反応器22が、食品残渣の飽和水蒸気による加水分解を促進するための攪拌装置23を有し、且つこの食品残渣を粉砕機により予粉砕せず直接的に飽和水蒸気でもって加水分解して液状化し且つ同時に加熱殺菌処理を行うように構成されている。【選択図】図２
2010022250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
食品残渣を原料として、家畜用の液体飼料を製造するための設備であって、
この設備が、
１組の、反応器（22）とこの反応器（22）に食品残渣を投入するための投入コンベア（21）とを備え、且つ、
上記反応器（22）に飽和水蒸気を供給する飽和水蒸気源（60）、および水蒸気供給配管（43、44）と、
上記反応器（22）から排出される液状化物を調合タンク（34）に搬送し且つ上記反応器（22）で液状化できなかった軟化固形分を微粉砕するための粉砕圧送ポンプ（31）と、
搬送された液状化物を調合して飼料として貯蔵する上記調合タンク（34）と、
上記反応器（22）から、上記調合タンク（34）まで、液状化物を搬送するための配管（52）、およびこれらそれぞれに所属する制御用の弁（24、27、28、40〜42、45、46）と、
これらを制御する制御装置（51）とから構成されており、
上記反応器（22）が、食品残渣の飽和水蒸気による加水分解を促進するための攪拌装置（23）を有し、且つこの食品残渣を粉砕機により予粉砕せず直接的に飽和水蒸気でもって加水分解して液状化し且つ同時に加熱殺菌処理を行うように構成されていることを特徴とする液体飼料製造設備。
【請求項２】
２組の、反応器（22a、22b）とこれら反応器（22a、22b）に食品残渣を投入するための投入コンベア（21a、21b）とを備えており、
これら２組の反応器（22a、22b）および投入コンベア（21a、21b）の組を交互に切り替えて運転することにより、連続的に食品残渣の液状化と加熱殺菌処理が行えるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体飼料製造設備。
【請求項３】
一方の反応器（22a）の加水分解処理が完了後、この反応器（22a）内の残余水蒸気の一部を、待機中の他方の反応器（22b）内へと流すために、一方の反応器（22a）と他方の反応器（22b）が導通可能であるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の液体飼料製造設備。
【請求項４】
食品残渣の適度な加水分解による液体飼料化のために、反応器（22a、22b）に供給する飽和水蒸気の圧力が0.05〜1.1MPa、加水分解反応の保持時間が5〜15分であるように制御されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の液体飼料製造設備。
【請求項５】
反応器（22；22a、22b）内部の圧力を検出する圧力センサー（25；25a、25b）を有し、この検出された圧力に応じて水蒸気量調節弁（42；42a、42b）により、飽和水蒸気の供給量を制御し、上記反応器（22；22a、22b）内における温度と圧力を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の液体飼料製造設備。
【請求項６】
液状化工程の後工程に発酵工程を組み合わせ、調合タンク（34）が発酵タンクの機能を兼用することを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の液体飼料製造設備。
【請求項７】
粉砕圧送ポンプ（31）と調合タンク（34）との間に、水冷ジャケットタンク（32）が設けられ、この粉砕圧送ポンプ（31）から圧送される液状化物の一部を、この水冷ジャケットタンク（32）を経由して、この粉砕圧送ポンプ（31）の上流側配管部に戻し混合するように構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の液体飼料製造設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品残渣を原料として、家畜用の液体飼料を製造するための設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、食品残渣を飼料化するプロセスは、まず食品残渣を粉砕機でもって粉砕し、コンベヤで一次タンクに搬送し、この一次タンクで攪拌した食品残渣をスチームジャケット式加温コンベヤで間接加熱することにより殺菌処理している。また、食品残渣を含む有機物を水蒸気を使用して分解処理する方法も提案されている（例えば、特許文献１）。
この特許文献１では、分解処理する条件が高温、高圧で、プラスチック含有残飯と一般廃棄物の混合物を処理している。
【０００３】
この特許文献１は、処理釜内部条件を高温、高圧に維持する方法を記述し、さらに分解処理する圧力が約20MPa、温度約200℃という条件下で、プラスチック含有残飯と一般廃棄物の混合物を処理することを記述している。
【特許文献１】特開2008-55285号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１は、従来の食品残渣飼料化設備である。食品残渣を投入コンベア11で高速粉砕機12に投入し、搬送コンベヤ13を経由して一次タンク14に搬送する。比較的寸法が大きい状態で残った食品残渣は、粉砕圧送ポンプ16で再度粉砕しながら加温コンベヤ17a、次いで加温コンベヤ17bに供給され、これら加温コンベヤ17a、17bで加熱殺菌された後、調合タンク18に搬送される。食品残渣の固体寸法が大きい場合、搬送コンベヤ13による搬送過程で詰まりが発生することがあるため、高速粉砕機12で食品残渣を粉砕する必要がある。また、スチームジャケット式加温コンベヤ17a、17bで固体寸法が大きい食品残渣を加熱する場合、食品残渣の内部まで十分な加熱殺菌処理ができないという問題がある。従って、上述の詰まりや加熱殺菌を考慮し、これまで、破砕機による破砕工程と加温コンベヤによる加熱殺菌工程を分離せざるを得なかった。
【０００５】
本発明は、前記の破砕工程と加熱殺菌工程という２つの工程をひとつの工程に集約すると共に、食品残渣を原料にして飼料化するに最適な圧力、温度、処理時間等の処理条件を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は本発明に従い、
食品残渣を原料として、家畜用の液体飼料を製造するための設備であって、
この設備が、
１組の、反応器とこの反応器に食品残渣を投入するための投入コンベアとを備え、且つ、
上記反応器に飽和水蒸気を供給する飽和水蒸気源、および水蒸気供給配管と、
上記反応器から排出される液状化物を調合タンクに搬送し且つ上記反応器で液状化できなかった軟化固形分を微粉砕するための粉砕圧送ポンプと、
搬送された液状化物を調合して飼料として貯蔵する上記調合タンクと、
上記反応器から、上記調合タンクまで、液状化物を搬送するための配管、およびこれらそれぞれに所属する制御用の弁と、
これらを制御する制御装置とから構成されており、
上記反応器が、食品残渣の飽和水蒸気による加水分解を促進するための攪拌装置を有し、且つこの食品残渣を粉砕機により予粉砕せず直接的に飽和水蒸気でもって加水分解して液状化し且つ同時に加熱殺菌処理を行うように構成されていることによって解決される。
【０００７】
本発明では、食品残渣を投入コンベアで反応器に供給し、水蒸気供給配管を除くバルブを閉にし、飽和水蒸気を反応器に圧送すると、食品残渣と飽和水蒸気は反応器内で攪拌装置により攪拌、混合される。有機物である食品残渣は、攪拌、混合が継続されると有機物が加水分解されて液状化物に変わる。同時に飽和水蒸気を熱源として、食品残渣は、加熱殺菌処理される。
【０００８】
加水分解反応中、反応器内の圧力を一定圧力に維持するために、圧力センサーが反応器内の圧力を検出し、制御装置を経由してその信号を水蒸気量調節弁にフィードバックされる。水蒸気量調節弁はその信号を受けて、水蒸気量調節弁の開度を制御し、水蒸気の必要量を反応器に圧送する。
【０００９】
反応器内で一定時間の加水分解反応が終了すると、水蒸気排出開閉弁を徐々に開放して反応器内の圧力を大気圧まで減圧する。
【００１０】
投入コンベアおよび反応器を複数組、有利には２組設置し、一方の反応器が加水分解反応中に他方の反応器が食品残渣を受入れて待機し、反応器を交互運転することにより連続的に液状化する。また反応器内の圧力を減圧する際に、反応後の反応器と待機中の反応器を導通することで、昇圧用水蒸気の消費量を低減することができる。
【００１１】
反応器内の圧力が大気圧まで減圧された後、液状化した食品残渣を粉砕圧送ポンプで調合タンクに圧送する。この液状化物中には、液状化が十分でない軟化固形分が含まれていることがあるが、粉砕圧送ポンプにおいて固形分が粉砕され液状化される。
【００１２】
調合タンクでは、本設備により圧送された液状化物と、本設備を経ないで直接調合タンクに圧送されるジュース等の液体状食品残渣を調合して液体飼料化する。この調合タンクでは、液体飼料の腐敗を防止する目的で、発酵することも可能である。
【発明の効果】
【００１３】
表１および表２に、反応器に食品残渣を粉砕することなく投入し、反応器に圧力が0.05〜1.1MPaの飽和水蒸気（飽和水蒸気であるので、温度は110〜180℃と一義的に決まる）を供給して5〜15分間攪拌混合して加水分解反応を保持して得られた液状化物の栄養成分分析結果の一例を示す。同表の結果から、加水分解反応により液状化されても、栄養成分を損なわないことが解る。もし上記温度を高くするまたは保持時間を長くすると、食品残渣は焦げついてしまい液体飼料に適さなくなる。また上記温度を低くするまたは保持時間を短くすると、液状化が不十分で液体飼料に適さなくなる。
【００１４】
【表１】
2010022250.tif 000003
【００１５】
【表２】
2010022250.tif 000004
【００１６】
表１および表２の測定条件：
加水分解前の試料および加水分解後の試料をそれぞれミキサーにより攪拌し、1gを採取して下記の方法で分析した。
【００１７】
タンパク質    分光光度計による分析法
脂肪          エーテル抽出による重量分析法
繊維          酸アルカリ煮沸による重量分析法
その他        高速液体クロマトグラフィーによる定量分析法
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００１９】
図２は、１組の、反応器22とこの反応器22に食品残渣を投入するための投入コンベア21とを備える、本発明の実施例である食品残渣の液体飼料製造設備の概略構成を示すブロック図である。
【００２０】
図３は、２組の、反応器22a、22bとこれら反応器22a、22bに食品残渣を投入するための投入コンベア21a、21bとを備える、本発明の別の実施例である食品残渣の液体飼料製造設備の概略構成を示すブロック図である。
【００２１】
以下の説明では、二重の説明を避けるために、図３に従う２組の反応器22a、22bと投入コンベア21a、21bについて主として説明する（但し、図２に関連する参照符号は付記されている）。図２の１組の反応器22と投入コンベア21の実施の形態は、２組の反応器22a、22bと投入コンベア21a、21bとを構成するために必要な、付加的な配管、弁等の部材が設けられていない液体飼料製造の設備構成である。
【００２２】
図２および３に図示されているように、本設備は投入コンベア21；21a、21bと、反応器22；22a、22bと、異物除去装置30と、粉砕圧送ポンプ31と水冷ジャケットタンク32と、チラー33と、調合タンク34と、制御装置51とを備える。前記投入コンベア21；21a、21bは、制御装置51によりその動作を制御され、食品残渣を受入れて、反応器22；22a、22bに投入し、所要量投入後、前記投入コンベアの動作を停止する。
【００２３】
反応器22；22a、22bは、本実施例における食品残渣を加水分解および加熱殺菌処理するための中空円筒形の装置で、耐圧性と耐熱性を備え、ステンレスで製作される。前記反応器22；22a、22bは、食品残渣を受入れる投入用開閉弁24；24a、24bと、処理後の排出用開閉弁27；27a、27bを備え、内部に複数の攪拌羽根23’；23’a、23’bを有する攪拌装置23；23a、23bを備える。これらの攪拌羽根は、反応器内で食品残渣と飽和水蒸気の攪拌、混合を促進する。更に、前記反応器22；22a、22bは、前記反応器をメンテナンスするときに内部のドレンを排出するためのメンテナンス用開閉弁28；28a、28bを備えている。
【００２４】
投入用開閉弁24；24a、24bは、制御装置51で制御されて開閉し、食品残渣投入中は開となり、投入後、次回の投入指令があるまで閉状態を継続する。反応器22；22a、22bは、圧力センサー25；25a、25bを備え、制御装置51がこの圧力センサーの信号を監視して水蒸気量調節弁42；42a、42bを制御することにより飽和水蒸気量を調節し、前記反応器22；22a、22b内部の圧力および温度を一定にする。また前記反応器22；22a、22bは、温度センサー26；26a、26bを備え、上下限温度を逸脱する場合、制御装置51において警報を発する。図示するように、飽和水蒸気の供給配管43；43a、43bおよび44；44a、44bは、飽和水蒸気の分散を考慮して反応器22；22a、22bの上部と下部の2箇所に接続されている。
【００２５】
反応器22；22a、22bに供給する飽和水蒸気は圧力0.05〜1.1MPa、温度110〜180℃（飽和温度）で、反応器内の圧力および温度を5〜15分、最長の場合30分間維持する。この間に食品残渣は、加水分解されると同時に加熱殺菌処理される。ここで圧力を更に上げる、または時間を更に長くすると、栄養成分の分解が進み過ぎ、液体飼料として供するに適さなくなる。
【００２６】
１つずつの反応器22と投入コンベア21を1組のみ具備する場合、加水分解は断続処理になるが、複数組、有利には２組の反応器22a、22bと投入コンベア21a、21bを並列に備えると、交互に加水分解処理が可能になり、システムとして連続的な加水分解処理が可能になる。
【００２７】
２組の反応器22a、22bと投入コンベア21a、21bが備えられており、
一方の反応器22aの加水分解処理が完了後、この反応器22a内の残余水蒸気の一部を、待機中の他方の反応器22b内へと流すために、一方の反応器22aと他方の反応器22bが導通可能であるように構成されている場合、
一方の反応器22aにおいて加水分解処理が完了すると、水蒸気開閉弁40が閉になり、その後水蒸気開閉弁41bが開になり反応器22a、22bは導通して反応器22a内の水蒸気の一部が反応器22b内へと流れ、反応器22bは予熱状態になる。次いで水蒸気開閉弁41aが閉になり、水蒸気排出主開閉弁45aが開になる。水蒸気の瞬時の排出を回避するため、口径の異なる水蒸気排出開閉弁46a、46b、46cがこの水蒸気排出主開閉弁45aに後続接続されており、これら水蒸気排出開閉弁46a、46b、46cが時間差を持って開とされ、反応器22a内の圧力が常圧に減圧されるまでこの開状態を維持する。水蒸気排出開閉弁46a、46b、46cから排出した水蒸気は、次に脱臭タンク35を通過し、この脱臭タンク35においてドレン化する。
【００２８】
反応器22a内の圧力が大気圧まで減圧すると、水蒸気排出主開閉弁45a、および水蒸気排出開閉弁46a、46b、46cは閉になり、次に投入用開閉弁24aおよび排出用開閉弁27aが開になり、反応器22a内の液状化物が反応器22aと粉砕圧送ポンプ31を導通する配管52内に排出される。反応器22a内部の液状化物の排出が完了すると、排出用開閉弁27aが閉になり、投入コンベア21aが動作して次の食品残渣の受入れが始まる。
【００２９】
一方、反応器22bが予熱されると、水蒸気開閉弁41aが閉じられ、次いで水蒸気開閉弁41b、40が開になり、反応器22bに飽和水蒸気が供給され、加水分解処理が始まる。以下同様の動作が継続し、プロセスとして連続的に食品残渣を液状化することが可能である。これら一連の動作は制御装置51により制御される。
図４に交互運転にともなう各機器の状態をチャート図で示す。
【００３０】
反応器22；22a、22bから排出された液状化物は、異物除去装置30を経由して粉砕圧送ポンプ31により調合タンク34に圧送される。粉砕圧送ポンプ31では、液状化できなかった軟化固形分を再度、微粉砕する。このとき粉砕圧送ポンプ31から圧送する液状化物の一部を水冷ジャケットタンク32で冷却して液状化物の一部を粉砕圧送ポンプ31の上流側配管内で混合して、この粉砕圧送ポンプ31に流入する液状化物の温度を低減する。このようにして、この粉砕圧送ポンプ31が高温状態となることを回避する。
【００３１】
調合タンク34において、本設備により圧送された液状化物と、本設備を経ないで直接調合タンクに圧送されるジュース等の液体状食品残渣を調合して液体飼料とする。この調合タンク34においては液体飼料の腐敗を防止する目的で、発酵処理することも可能で、製造工程と発酵工程を組み合わせることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来の設備の概略構成を示すブロック図である。
【図２】１組の、反応器とこの反応器に食品残渣を投入するための投入コンベアとを備える、本発明の実施例の概略構成を示すブロック図である。
【図３】２組の、反応器とこれら反応器に食品残渣を投入するためのそれぞれに１つの投入コンベアとを備える、本発明の実施例の概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明における連続的加水分解処理を示す工程図である。
【符号の説明】
【００３３】
11    投入コンベア
12    高速粉砕機
13    搬送コンベヤ
14    一次タンク
15    異物除去装置
16    粉砕圧送ポンプ
17    加温コンベヤ
18    調合タンク
21    投入コンベア
22    反応器
23    攪拌装置
23’    攪拌羽根
24    投入用開閉弁
25    圧力センサー
26    温度センサー
27    排出用開閉弁
28    メンテナンス用開閉弁
30    異物除去装置
31    粉砕圧送ポンプ
32    水冷ジャケットタンク
33    チラー
34    調合タンク
35    脱臭タンク
40    水蒸気開閉弁
41    水蒸気開閉弁
42    水蒸気量調節弁
43、44    水蒸気供給配管
45    水蒸気排出主開閉弁
46    水蒸気排出開閉弁
51    制御装置
52    配管
60    飽和水蒸気源
【図１】
2010022250.tif 000005
【図２】
2010022250.tif 000006
【図３】
2010022250.tif 000007
【図４】
2010022250.tif 000008